Physics of transcription regulation by the assembly of transcriptional condensate and the transcription of enhancer sequence
| Project/Area Number |
21K03479
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 13040:Biophysics, chemical physics and soft matter physics-related
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
山本 哲也 北海道大学, 化学反応創成研究拠点, 特任准教授 (40610027)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
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| Keywords | ヘテロクロマチン / RNA干渉経路 / 高分子の表面吸着 / リピート配列 / 転写 / 転写制御 / 転写凝集体 / エンハンサ / 転写ダイナミクス / 新生RNA / 核小体 / eRNA / RNA合成酵素 |
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| Outline of Research at the Start |
遺伝子は、転写活性化因子とRNAの凝集体（転写凝集体）によって活性化される。スーパーエンハンサと呼ばれるDNA領域は、遺伝子を凝集体にアンカリングすることによって遺伝子を活性化することが実験的に示唆されている。本研究課題では、エンハンサが生成するRNAとRNA合成酵素の鎖状部位が転写凝集体の形成の鍵となるという最近の実験結果を参考にして、申請者がこれまで構築してきた転写によるRNAの生成が誘起する相分離の理論を拡張することによって、①スーパーエンハンサが転写凝集体を形成する物理的機構と、②転写凝集体の形成・消滅ダイナミクスと転写活性化機構を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
分裂酵母は、転写不活性領域であるヘテロクロマチンの形成を調べるためのモデル系として研究されてきた。村上洋太教授グループ（北大）は、最近の研究で、タンデムにリピートされた遺伝子がヘテロクロマチン化されることを発見した。分裂酵母のヘテロクロマチンはRNA干渉経路によって形成されるが、その主要なプロセスである小分子RNAの生成に必要なRDRC/Dicerは核膜表面に局在化することが示唆されている。遺伝子のタンデムリピートは、同じ繰り返し単位（遺伝子）が「つながっている」（連結性）ため、「つながり」の物理である高分子物理のアプローチが有用であると考えられる。そこで、私は、高分子の表面吸着のエッセンスを新生RNAとRDRC/Dicerとの結合を記述する時間発展方程式に組み込み、RNA干渉経路の速度方程式を解くことにより、遺伝子のリピート数だけでなく、遺伝子の長さも小分子RNAの生成速度を大きくするための重要なパラメータであることを示した。Epe1が減少すると、ヘテロクロマチンのマーカーが減少することが実験的に示されている。本研究で構築したモデルを用いて、Epe1の脱メチル化活性がこの現象に重要な役割を果たすことを示した。本研究は、リピート配列の生物物理学的意義の１つを発見した点で重要である。本研究の結果、Communications Biology誌（Yamamoto, Asanuma, Murakami, Comms. Biol., 6, 796 (2023)）に掲載され、プレスリリースを行った（https://www.hokudai.ac.jp/news/2023/08/post-1276.html）。
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Report
(3 results)
Research Products
(22 results)
